Spezial- und Feinchemikalien für nachhaltige Industrieprodukte

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Katalysatoren für die Energiewandlung

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Biobasierte Rohstoffe als Ausgangsstoff für Kunststoffe

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Maßgeschneiderte Katalysatoren

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Verfahrensentwicklung Bio-, Chemo- und Elektrokatalyse am Standort Straubing

Im Zentrum der Forschung am Straubinger Innstitutsteil »Bio-, Elektro- und Chemokatalyse BioCat« steht die Entwicklung katalytischer Verfahren zur Nutzung nachwachsender Rohstoffe und CO2. BioCat wurde 2009 als Fraunhofer-Projektgruppe gegründet. Mit Ablauf der fünfjährigen Anschubfinanzierung durch den Freistaat Bayern Ende 2014 wurde die Gruppe als Institutsteil des IGB in die Bund-Länder-Finanzierung der Fraunhofer-Gesellschaft übernommen.  

Im Fokus des Straubinger Institutsteils »Bio-, Elektro- und Chemokatalyse BioCat« stehen die Entwicklung neuer chemischer Katalysatoren und Biokatalysatoren und deren Anwendung in technisch-synthetischen und elektrochemischen Verfahren. Ausgehend von Substraten wie Biomasse, CO2 sowie Abfallströmen wird das komplette Spektrum der Katalyse genutzt, um nachhaltig und ressourcenschonend neue chemische Produkte herzustellen. Hierbei kommen die homogene und heterogene chemische Katalyse, die enzymatische und Ganzzellkatalyse und die Elektrokatalyse sowie insbesondere Kombinationen daraus zum Einsatz.

Nutzung von Biomasse

Bei der Nutzung pflanzlicher Biomasse ist es das Ziel, die stoffliche Vielfalt biobasierter Moleküle sinnvoll zu nutzen und das Potenzial von chemischer Katalyse und Biokatalyse auszuschöpfen, um eine schonende Umwandlung unter Erhalt wichtiger Funktionalitäten zu erreichen. Erfolgreiche Beispiele unserer Arbeiten dafür sind die Umwandlung von Terpenen, die als Reststoffe der Holzverarbeitung gewonnenen werden, zu Biotensiden, biobasierten Epoxiden oder Monomeren für besonders schlagfeste, kältestabile Polyamide. Weitere verwertete Stoffströme sind pflanzliche Öle und Fettsäuren, Lignin und stickstoffhaltige Zucker, die beispielsweise zu funktionalisierten Carbonsäuren, leitfähigen Polymeren, Monomeren für Polyester sowie Hydrokolloiden umgewandelt werden.

Nutzung von CO2

Daneben erarbeitet die Gruppe neue Verfahren, um elektrische Energie durch Bindung und Umwandlung von CO2 in chemische Energiespeicher zu nutzen. Diese Produkte bzw. die entsprechenden Verfahren werden zum einen Unternehmen zur Produktion von Bulk- und Feinchemikalien bereitgestellt. Zum anderen können sie zur Speicherung von regenerativer Energie in Kraftstoffen, beispielsweise in Form längerkettiger Kohlenwasserstoffe, dienen und somit einen Beitrag zum Gelingen der Energiewende liefern. Dabei ist angestrebt, eine bestmögliche Wertschöpfung vom Rohstoff zum biobasierten Endprodukt zu erreichen.

Innovationsfelder in Straubing

Am Standort Straubing sind die beiden Innovationsfelder »Katalysatoren« und »Bioinspirierte Chemie« angesiedelt. Das Innovationsfeld »Katalysatoren« arbeitet an der Entwicklung chemischer, elektrochemischer und biotechnologischer Katalysatoren für die nachhaltige Produktion von Chemikalien und Kraftstoffen aus erneuerbaren Ressourcen. Das Innovationsfeld »Bioinspirierte Chemie« erforscht nachhaltige Konversionsverfahren und befasst sich insbesondere mit der Entwicklung neuer Synthese- und Herstellungsmethoden für Fein- und Spezialchemikalien sowie für Funktionsmaterialien der Zukunft.

Über den Campus Straubing und die Anbindung an die TU München mit dem Lehrstuhl von Prof. Volker Sieber setzt BioCat Akzente in der Nutzung nachwachsender Rohstoffe – in Industrie und Akademia.

Das Fraunhofer IGB engagiert sich zudem über den Institutsteil BioCat im Netzwerk der Industrielle Biotechnologie Bayern Netzwerk GmbH. Diese ist eine Netzwerk- und Dienstleistungsorganisation auf dem Gebiet der Industriellen Biotechnologie. Ihr Ziel ist die effizientere und schnellere Umsetzung wissenschaftlicher Erkenntnisse in innovative Produkte und Verfahren. Im Rahmen des IBB-Netzwerks beteiligt sich BioCat unter anderem am ZIM-Kooperationsnetzwerk »UseCO2«. Die beteiligten Partner entwickeln hierbei Verfahren, um Kohlenstoffdioxid zu binden und als Rohstoff verwendbar zu machen.

 

TUM Campus Straubing für Biotechnologie und Nachhaltigkeit

Mit dem Standort Straubing ist der Institutsteil BioCat ideal mit dem Kompetenzzentrum für nachwachsende Rohstoffe (KoNaRo) vernetzt, unter dessen Schirm sich der Campus Straubing für Biotechnologie und Nachhaltigkeit der TU München, das Technologie- und Förderzentrum (TFZ) und das Netzwerk C.A.R.M.E.N. (Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwicklungsnetzwerk e. V.) vereinen. Professor Sieber ist seit Ende 2017 Rektor des Campus Straubing für Biotechnologie und Nachhaltigkeit.

Lehrstuhl Chemie Biogener Rohstoffe

Speziell der Campus Straubing verfügt mit dem Lehrstuhl Chemie Biogener Rohstoffe der TU München (ebenfalls geleitet von Professor Sieber), den Fachgebieten Marketing und Management von Nachwachsenden Rohstoffen, Ökonomie von Nachwachsenden Rohstoffen und Anorganische und Organische Chemie über hervorragendes Fachpersonal für eine übergreifende Zusammenarbeit zum Thema nachwachsende Rohstoffe – von der Prozess- und Produktentwicklung bis hin zur Wirtschaftlichkeitsanalyse und Ökobilanzierung.

Nach positiver Evaluierung im Jahr 2013 und mit Ablauf der fünfjährigen Anschubfinanzierung durch den Freistaat Bayern Ende 2014 wurde die Straubinger Projektgruppe »Katalytische Verfahren für eine nachhaltige Rohstoff- und Energieversorgung auf der Basis nachwachsender Rohstoffe BioCat« zum Jahreswechsel in die Bund-Länder-Finanzierung der Fraunhofer-Gesellschaft übernommen. Als »Bio-, Elektro- und Chemokatalyse BioCat« setzt die Arbeitsgruppe im Institutsteil Straubing des Fraunhofer IGB nun ihre Arbeiten fort.

So erreichen Sie uns Bio-, Elektro- und Chemokatalyse BioCat, Institutsteil Straubing.

Innovationsfelder

 

Katalysatoren

  • Chemische Katalysatoren
  • Elektrochemische Katalysatoren
  • Biokatalysatoren
 

Bioinspirierte Chemie

  • Bioinspirierte Syntheserouten
  • Biobasierte Monomer- und Polymersynthese
 

Ausstattung und Angebot

  • Hochdruckreaktoren und Fermenter
  • Automatisiertes Hochdurchsatzscreening
  • Analytik